DE2035398A1 - Elektrisches Schaltelement - Google Patents

Elektrisches Schaltelement

Info

Publication number
DE2035398A1
DE2035398A1 DE19702035398 DE2035398A DE2035398A1 DE 2035398 A1 DE2035398 A1 DE 2035398A1 DE 19702035398 DE19702035398 DE 19702035398 DE 2035398 A DE2035398 A DE 2035398A DE 2035398 A1 DE2035398 A1 DE 2035398A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor component
switch
temperature
switching element
contact
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19702035398
Other languages
English (en)
Other versions
DE2035398C3 (de
DE2035398B2 (de
Inventor
Thomas Jame Logansport Doversberger Kenneth William Kokomo Ind Furnival (V St A ) P
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motors Liquidation Co
Original Assignee
Motors Liquidation Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motors Liquidation Co filed Critical Motors Liquidation Co
Publication of DE2035398A1 publication Critical patent/DE2035398A1/de
Publication of DE2035398B2 publication Critical patent/DE2035398B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2035398C3 publication Critical patent/DE2035398C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/275—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing element expanding, contracting, or fusing in response to changes of temperature
    • G05D23/27535—Details of the sensing element
    • G05D23/2754—Details of the sensing element using bimetallic element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H37/00—Thermally-actuated switches
    • H01H37/02—Details
    • H01H37/32—Thermally-sensitive members
    • H01H37/52—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element
    • H01H37/54—Thermally-sensitive members actuated due to deflection of bimetallic element wherein the bimetallic element is inherently snap acting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H01L23/045—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body the other leads having an insulating passage through the base
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H01L23/051—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body another lead being formed by a cover plate parallel to the base plate, e.g. sandwich type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Thermally Actuated Switches (AREA)
  • Die Bonding (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Description

PATE· NT AiVi WÄLTc ' - .
-POn£-CH. MANIT2· DR. DElJFEL
^" ^,.;,-D.D,PL,,naGRÄMKOW 2035398
8 MÖNCHEN 22, ROBCRT-KOCH-STR. 1
TELEFON 226110
München, den * Hl/Sv- G 2094
MOTORS CORPORATION Detroit, Michigan. USA
Elektrisches Schaltelement
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltelement.
Ein elektrisches Schaltelement gemäß der Erfindung umfaßt ein HalMeiter-Bauelement und einen sich selbst rückstellenden, temperaturempfindlichen Schalter in einem Gehäuse, so daß eine integrale Einheit gebildet ist, in der der Schalter das Halbleiter-Bauelement außer Betrieb setzt, wenn die Temperatur des Halbleiter-Bauelementes einen bestimmten Wert übersteigt o
Das■■ Schaltelement kann einen sich selbst rückstellenden» stromempfindlichen Schalter umfassen, der das Halbleiter-Bauelement außer Betrieb setzt. wenn der Strom dort hindurch einen voxbastimmten Wert übersteigt.
Das Halbleiter-Bauelement kann ein gesteuerter Gleichrichter mit einer Torklemme sein, x^obei der temperaturempfind-
00988 6/15 52
Schalter in Reihe mit der Sorklemme'liegt, um ein Zünden des Gleichrichtsrs au verhindern/ wenn die Gleichrichter temperatur einen bestimmten ¥erc überstoigt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung, beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein sich selbst schützendes Schaltelement gemäß der Erfindung,
Pig. 2 und 3 Schnitte entlang linie 2-2 bzw. 3-3 in Fig.1,
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Bimetall-Schnappscheibe, die in den iig. 1 bis 3 gezeigt ist,
Pig. 5 einen Schnitt entlang Linia 5~5 i& Fig» 4·,
!ig. 6 eine Draufsicht auf einen Biaetall-Sehnappstreifen, der in den Fig. 1 bis 3 gezeigt ist,
Pig. 7 einen Schnitt entlang Linie 7-7 in Fig. 6,
Fig. 8 einen Schaltplan des in den Fig. 1 bi3 3 gezeigten. Elementes,
Fig. 9 und 10 Schnitte einer Modifikation eines in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Verbindungsgliedes,
Fig.11 und 12 eine Draufsicht bzw. einen Vertikalschnitt einer Modifikation aines in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Kontaktträgergliedes,
Fig«13 einen Vertikalschnitt eines gesteuerten: Gleichrichters gemäß der Erfindung und
Fig.14 ein Schaltbild des in Fig. 13 gezeigten Elementes.
In den Fig. 1 bis 3 ist sin Schaltelement 10 geseigt, das ein Halbleiter-Bauelement 12, einen temperaturabhängigen Schalter 14, der die !Temperatur des Halbleiter-Bauelementes 12 fühlt und den Batrieb des Halbl©ite?-Baa@lmentes 12 in Übersißstiaiaung mit d&r gefühlten Temperatur steuert, und ein Gehäuse 16 umfaßt, welches das Halbleiter-Bauelement 12 und den Schalter 14 umschließt und ©ine Vielzaiil·
009886/1552
eleiitriech isolierten StrOEif ad en zu dem Halbleiter-Bauelement 12 und oem Schalcex1 14 von außerhalb des Gehäuses 16 vorsieht.
Obgleicli das Hgllxleiter-Ba-ueleKent 12 in der Praxis aus vernchie.denen dive'esert ^yprsn bestehen kann, ist es beispielsweise b3.3 ein ÖilieiAim-Krie';all bavr. ein Silieiua-Plättehen gezeigt, in dem ein Gleichrichter, wie eine Zenerdiode, in einer bekannten Weise ausgebildet ist. Es wird angenommen, daß die obere Fläche 18 des Halbleiter-Bauelementes 12 eine Kathode und die untere fläche 20 eine Anode ist. M
Der Schalter 14 umfaßt ein Yerbindungsglied 22, das mit dem Halbleiter-Bauelement 12 über eine Trennechicht 24 verbunden ißty so daß es sich in wärmeübertragender Verbindung mit der ■ oberen Oberfläche 18 und auf dem gleichen elektrischen Potential mit dieser befindet. Bas Verbindungeglied 22 und die Trennschicht 24 nüssen .deshalb Leiter sowohl für Wärme als auch fürStrom sein. Das Verbindungsglied 22 besteht aus Kupfer und die Trennschicht 24, die daß Halbleiter-Bauelement 12 gegen die Spannungen schützt, die durch die thermische Ausdehnung des Kupferverbindungsgliedes 22 relativ zu der thermischen Ausdehnung des Silicium-Halbleiter-Bauelementes 12 erzeugt werden, besteht aus Kolybdän, da es näherungsweise % den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie Silicium aufweist.inaem-die Oberfläche- des Verbindungsgliedes 22 in Berührung mit der Trennschicht -24" sehr dünn ausgeführt ist, so daß die themisch erzeugten Kräfte auf ein Hiniauie herabgesetst sind, irann die Trennschicht 24 dick genug ausgeführt werden, um diese thermischen Ausdehaungespannungen tu absorbieren. Die Spannung an der oberen !fläche 18 aufgrund der 1 thermischen Ausdehnung des Verbindungegliedes 22 wird somit Auf einem Minimum gehalten.
BADORlGiNAL, 009Ö86/1552
Der Schalter 14 umfaßt; ebenso ein mit einer öffnung versehenes Trägerglied 26 für eine Zuaammenwirklmgmit dem Verbindungsglied 22 zur Definierung eines Zwischenraumes dazwischen und ein temperatiir empfindliches Glissd in der Form einer Bimetall-Schnapp-- bzw. »Schaltscheibe 28, die in den Fig. A- und 5 mehr im einzelnen gezeigt ist, für das Fühlen der Temperatur des Halbleiter-Bauelementes 12 durch das Verbindungsglied 22 und die Trennschicht 24·. Die Bime*- tal.lscb.eibe 28 ist so aufgebaut, daß sie sine in Fig.3 in durchgezogenen Linien gezeigte infangspositioneinnimmt, wenn sie sich auf einer Tempei-atur unter einem bestimmten Pegel befindet, und eine in Fig. 5 in d-archbroehenen linien dargestellte, durchgebogene Position einnimmt, wenn sie eich auf einer Temperatur über dem bestimmten Pegel befindet.
Der Schalter 14 umfaßt einen Plunger bzw„ Kolben $0, der in einer öffnung 52 in dem Trägerglied 26 so angeordnet ist, daß er durch die Bimetallscheibe 28 gleitend angetrieben v/erden kann, und eine Eontaktanordnung34 zur-"Steuerung-des Zustandes des Halbleiter-Bauelementes 12 in tlbereinstimmung mit der Position des Kolbens 30» Die Kontaktanordnung 34 umfaßt einen Sat ζ von Kontakten 36 und 38, ein Kontaktträger-' glied 40 zur Lagerung des oberen Kontaktes 56 und eine Abstan&shelteranor&nung 42 zur Lagerung das Kontalcttr-ägergliedes 40 und für dessen elektrische Isolierung gegenüber dem mit einer öffnung versehenen Trägerglied 26«,
Weiterhin umfaßt der Schalter 14 auch ©in zweites temperaturempfindliches Glied in der Form eines Ümetallstreifens 44, der in wärmeleitendem Kontakt mit deia Kontaktträgerglied 40 mittels Mieten 46 in der Äbstandsh&lteranordnuiig 42 geholten wird. Der in den Fig. 6 und 7 mehr im ©imselneii ges@igte-Bimetallstreifen'44-ist so aufgebaut, daß ©r eint in Fig6 ψ in
0088 86/1&5
2035393
durchgezogenen linien gezeigte Anfangsposition einnimmt, wenn er sich auf einer Temperatur unter einem bestimmten Pegel befindet, und eine in Mg. 7 in strichpunktierten Linien gezeigte durchgebogene Position einnimmt, wenn er sich auf einer Temperatur über dem bestimmten Pegel befindet. Die in dem Kontaktträgerglied 40 durch dort hindurch fließenden Strom erzeugte Wärme gelangt durch Leitung in den Bimetallstreifen 44 und ändert die Stellung, die er einnimmt·
Das in den Fig. 1 bis3 gezeigte Gehäuse 16 kann irgendeinen bekannten Aufbau aufweisen; es umfaßt jedoch in der dargestellten Ausführungsform einen Deckel 48 und eine Basis 50· Si® Basis 50 weist einen Gewindestift 52 auf, der das Aibringen des Schaltelement es 10 an einer nicht gezeigten Struktur erleichtert. Das Gehäuse 16 der bevorzugten Ausführungsform ist aus einem elektrisch und thermisch leiten--
- dem Katerial wie Kupfer hergestellt, um die Abführung von Wärme von dem Halbleiter-Bauelement 12 zu erleichtern und
. um einen Strompfad von der Basis 50 durch eine zweite Trennschicht 54 zu der unteren fläche 20 des Halbleiter-Bauelementes 12 vorzusehen. Die Trennschicht 54, die nachfolgend als untere Trennschicht 54 bezeichnet wird, weist eine ähnliche Funktion wie die Trennschicht 24 auf,die nachfolgend als obere Trennschicht 24 bezeichnet wird. Das heißt, sie schützt das Halbleiter-Bauelement 12 gegen Spannungen, die durch die thermische Ausdehnung der Beäa 50 erzeugt werden« Die Basis 50 ist beachtlich dicker als die Oberfläche des
. Verbindungsgliedes 22 in Berührung mit der oberen Trennschicht 24 ausgeführt, um einen Wärmeübergang zu erleichtern, Sie erzeugt somit stärkere thermische Ausdehnungsspannungen als das Verbindungsglied 22. Die untere Trennschicht 54 ist
009886/1552
dicker ausgeführt» um diesen Effekt zu kompensieren; eie besteht in der bevorzugten Aus itihrungs form aus Wolfram, das thermische Charakteristiken ähnlich denen von Molybdän aufweist, jedoch leichter in einer dicken Schicht ausgeführt v/er den kann.
Zusätzlich zu dem durch die Basis $0 zu der unteren Fläche 20 des Halbleiter-Bauelementes 12 hergestellten Strompfades sehen ein Paar von Klemmen 56 ν.ηά 58 Strompfade zu den entsprechenden Kontakten 36 und 38 vor. V/ie in den Fig. 1 und gezeigt, ist die Klemme 56 elektrisch mit dem oberen Kontakt 36 über ein Drahtkabel 60, ein. leitendes Band 62 und das Kontaktträgerglied 40 verbunden. Die Klemme 58 ist elektrisch mit dem unteren Kontakt *>8 über ein Drahtkabel 64- und das mit einer öffnung versehene lh?ägergli^d 26 verbunden» Die Klemmen 56 und 58 sind elektrisch gegenüber dem Gehäuse 16 mittels eines Paares von Isolatoren 66 und 67 (SIg. 3) isoliert.
Das Schaltelement 10 kann in Form von drei verschiedenen Zwei-Kleumen-Einrichtungea odor als eine Dr ei-Klemmen-Einrichtung verwendet werden,» Wie in Fig» 8 gezeigt, kanu das Schaltelement 10» indem nur die Klemmen 56 und 58 benutzt werden, «la ein Schalter verwendet werden» wenn die Klemme 58 und die Basis 50 als die einzigen Verbindungen zu dem Schaltelement 10 verwendet werden, ka'zm ©s als eine Halbleiter-Einrichtung benutzt werden» In gleicher Weise kann das Schaltelement 10, wenn nur die Klemme 56 und die Basis 50 benutzt werden, als ein Schalter in Reihe mit einem HaIb-leiter-Bauelement verwendet werden. Das Schaltelement10 kann als eine Drei-Klsaimen-Einrichtung verwendet werden, indem elektrische Verbindungen zur Basis 50 und den ,Kleasmen 56 uad 58 hergestellt? werden. In der dargestellten Äusführuagsfor», in der das Halbleiter-Bauelement 12 eine Zenerdiode ist, ist"
009886/1552
ο _
die Basis 50 normalerweise geerdet, so daß sie als eine
Elearae sowohl für einen. Eingangs- als auch. ggis di^m;= Bei spielav.·ei se kann an die Klemme '56 eiii'i nicht geregelte Bingangseparmiing ao^elegt werden, se daß tin der ÄusgangEltleiiime 58 eine geregelte Ausgangöspamiujig vorgr-'ieiien i£st, wenn der Schalter 14· sich in seiner normalet 'weise geschlossenen Poeition bzw« seiner Ruhest si limg befindete Der Behälter 14 \d.rd automatisch C;ecf fnöfc, um das Halbleitei -Bauelement 10 gegen t) Der ströme und übex-temperaturen zxx schützen, wie nachfolgend'.in Terg mit der Baimt-Kung des Schaltölementee 1Ö als eine
wird*
Venn 'Strom d-.a.rch das Halblei uer-Bauelement 12 fließt, wird ea innerlich erhitzt-," wobe't die erzeugte Wärme mittels Leitung durch.-d.lt untere 'Ereiinachicht 54 und die Basis 50 au einer nicht gezeigten WäxT.esQnlre bzw« einem nicht ge^ zeigten Kühlkörper ahgefühi't 5*ird. Zuaätzlich wird Wärme von dem Halb leiter-Bauelement■ Ί2 ü'irzh. die obere Trenn*-' schicht 24 und das Verbindungsglied 22 zu der Bimetallscheibe 58 geleitet» Solang:e die Temperatur der Bimetallscheibe 28 sich unter eines beatisnaten Pegel befindet, ver- ,
bleibt die Bimetallscheibe 28 in ihrer Anfangaposition. f
Wenn die Temperatur dor Scheibe 28 den bestimmten Pegel übersteigt, schnappt die Biffistallacheibe 28 über, aufgrund deesen ihr Mittelpunkt durch die von ihrem Umfang definierte Ebene hindurchgeht und sie die in ?ig. 5 in durchbrochenen Linien dargestellte, durchgebogene^^ Position einniiMat. Wenn die BiEetallscheibe ximschnappt, kommt ihr umfang in Berührung mit dem \Terbindung8glied 22 und ihr Hittelteil treibt den Kolben 50 gegen des lontafcttrtgerglied 4Or das so positioniert ist^ daß es den oberen Kontakt 36 ia Antwort
0098 86/155 2 BADORlelNAU
auf dit durch das Umschnappen der Bimetallscheibe 28 hervorgerufene Bewegung des Kolbens 30 von dem unteren Kontakt 58 trennt. Durch das TJmschnappen der Bimetallscheibe 28 wird somit die Erregung von dem Halbleiter-Bauelement 12 weggenommen, wenn die Temperatur des Halbleiter-Bauelementes 12 einen als suläeeig angesehenen Pegel überschreitet, wodurch es ein Abkühlen dee Halbleiter--Bauelemente* 12 gtfftattet.
Die Arbeitsweise der Bimetallacheib® 28 kann durch die Konstruktion dee Verbindungsgliedes 22 und'des Kontakteträgergliedes 40 geändert werden, wie in den Fig. 9 bis 12 gezeigt. Beispielsweise sieht ein Verbindungsglied 22, das die in Fig. 9 dargestellte Querschnittskonfiguration aufweist, eine größere Verschiebung des Kolbens 30 vor, wenn die Bimetallscheibe 28 dio durchgebogene Position annimmt, da der Umfang der Bimetallscheibe 28 von einer . Kreislippe 68 gelagert wird« Wenn das Verbindungsglied 22 die in Hg. 10 dargestellte Qaerechnittekoafiguration aufweist, befindet sich ein größerer Teil der Bimetallscheibe 28 in wärmeleitenden Kontakt mit dem Verbindungsglied 22, aufgrund dessen die Bapfindlichkeit der Bimetallscheibe 28 gegenüber der Temperatur dee Halbleiter-Bmuelementes 12 gesteigert ist. Das in den Fig. 11 und 12 gezeigte Kontaktträgerglied 40 weist ®in 7®d©rglied 69 mmf, das darin ausgebildet ist, um den Kolben 30 so herunterzudrücken^ daß das in Kontaktbleiben der Bimetallscheibe 28 mit dea Verbindungsglied 22 gewährleistet ist. Die Biaetallscheibe fühlt aufgrund dessen die Temperatur des Halbleiter-Bauele-■•ntee 12 unabhängig davon, ob sich das Schalteleaent 10 in dar in den Hg. 1 bis 3 gezeigten aufrechten Position befindet oder nicht.
009886/1552
Wenn sich die Bimetallscheibe 28 in der verbogenen bzw. durchgebogenen Position befindet, fühlt sie sehr wenig von der Temperatur des Halbleiter-Bauelementes 12, da nur ihr umfang Kontakt ait dem Verbindungsglied 22 hat. Die Bimetallscheibe 28 bleibt somit in der durchgebogenen Position so lange, wie ihre Temperatur sich über dem bestimmten Pegel befindet, und ν nimmt die Anfangsposition wieder ein. Venn die Bimetallscheibe 28 ihre Anfangsposition wieder einnimmt, werden die Kontakte 36 und 38 geschlossen und das Halbleiter-Bauelement 12 % wird wieder erregt. Wenn sich das Halbleiter-Bauelement 12 auf eine Temperatur unter dem bestimmten Pegel abgekühlt hat, bleibt die Bimetallscheibe 28 in ihrer Anfangsposition. Wenn nicht, schnappt die Bimetallscheibe 28 wieder in ihr* durchgebogene Position, um wieder die Erregungen dem Halbleiter-Bauelement 12 wegzunehmen und zu ermöglichen, daß dessen Temperatur unter einen zulässigen Pegel abnimmt.
In der Praxis weist die Arbeitsweise der Bimetallscheibe 28 eine Hysteresis auf ,d.h. sie beginnt aus der Anfangsposition zu der durchgebogenem Position bei einer Temperatur zu kriechen gerade unter der bestimmten Temperatur und schnappt dann '. ' ■ bei der bestimmten Temperatur um. In gleicher Weise beginnt sie von der durchgebogenen Position zu der Anfangsposition bei Temperaturen in der Nähe der bestimmten Temperatur zu kriechen. Während dieser Hysteresiseffektnicht erfbrderlicäL ist ,ist er nützlich, da*er eine Zeitverzögerung vorsieht, um eine Abführung der Wärmevon dem Halbleiter-Bauelement12 durch die Basis 50 zu gestatten. Die Schnappscheibe 28 oszilliert zwischen der Anfangsposition und der durchgebogenen Position so lange, wie die Temperatur des Halbleiter-Bauelementes 12 sich über dem bestimmten Pegel befindet,und- die Charakteristiken der Schnappscheibe 28 beeinflussen lediglich die Oszillationafrequenz und das Ansprechen der Schnappscheibe 28 auf die
009886/1552
SJearperatur des Halbleiter-Bauelementes 12.
JSs wird ^efczt der Schutz des Halbleiter-Bauelementes 12 gegenüber überströmen beschrieben. Wie in den Hg. 11 und 12 gezeigt, kann das Eontakttrlgerglied 40 mit einem spezifiachen Quersehnittabereich. hergestellt sein, der einen korbestiimaten Widerstand gegenüber Strom aufweist. Es wird "Energie in dem Kontaktträgerglied 40 aufgrund des Widerstands gegenüber dem Stromfliiß dort hindurch verbraucht, bzw. verteilt und die verteilte Ba®rgi® verursacht ein Ansteigen, der Sempdratur- des ^Ontakttragergliedea- 40',. aufgrund dessen, der BLaetallatreifezi 44 durch Leitung erwärmt wird« Die femperatur des Bimetallstreif eas 44 kam. somit durch ■ Steuerung des %iexschnittsbereiehes dee .Kontaktträgergliedes 40 gesteuert werdest» ygtaend der Bie©tallstreif©n 44 so aufgebaut ist, daß er von einer ia Mg. 7 iä durchg^-" zogenen Ia.rn.mi gezeigten Anfangspositiom fe©i einer bestimmten Temperatur in di# ia Mg. 7 in durchbrochenen. Idnien" gezeigte durchgebogene Position Bmeclmappt, let sein® Temperatur «ine Funktion, des Stromes durch das EoataMfcräg®rgli«& Der Bicetallskreifen 44 ist somit derart aufgebaut, daß er bei einer temperatur raaschaappt 9 die proportional au "einem vorbestimmten Stroa durch das EontÄtteägerglied 40 ist« Obgleich dasUmschaap-pea des Biaet allstreif ens 44 auch von der Umgebungstemperatur des Sehaltelemeafres 10 beeinflußt ist, kann, der Effekt der ITmgelniagst^pes&titr aus zwei gründen außer Acht gelassen, werden, ersteas «eil &®τ Effekt "der Tfiagebungstempeiiatisr relativ klota im ¥©rgl«icli mit der inneren' Auf heizung des Eontakfcträgergliedfis-40 ist/und zweitens weil das HaIbXait®r~B®aeleiieat 12 bei. ni#drig©a Temperaturen einen größeren Strom als bei hohen* - !EeiiperatTäirem kann, wobei s«jüae StrombesessuBi
ist, um es gegen Überströa« feoi
türen zu schütsea«
009-88-6/tS5.2-
Wenn der Bimetallstreifen 44 von seiner Anfangspoeition in die durchgebogene Position umscnnappt, trifft er aß einen indteil 70 des Kontafctträgergliedee 40, wobei er das Kontaktträgerglied 40 anhebt, so daß die Eontakte 36 und 58 getrennt werden. Der Bimetallstreifen 44 hält die Kontakte 36 und 38 getrennt, bis seine feagperatur für ein Zurückachnappen in die Anfangspoeition genügend fällt. Wenn der Stroa in dem Kontaktträgerglied 40 erneut den Bimetallstreifen 44-über die bestimmte Temperatur aufheizt, öffnet er die Kontakte J6 und 38 erneut und seine Oszillation dauert fort, bis der Strom sich |
unter dem vorbestimmten Pegel befindet. Das Halbleiter-Bauelement 12 kann somit gegen überströme geschützt werden, wenn es durch die Kontakte 36 und 38 erregt wird.
Die in den Pig. 1^ und 14 gezeigte Ausführungaform umfaßt ein Schaltelement 10', das ein Halbleiter-Bauelement 12' in der Form eines gesteuerten Siliciua-Gleichrichters Hit Klemmen an der Änod· ?2, Kathode 74 und des for 76 umfaßt. Das in dieser Ausführungsform verwendete Gehäuse 16' besteht aus Keramik und Kupfer und umfaßt ein· obere Kupferoberfläche 78, die «inen Strompfad zu der Kathode 74 durch ein Kupferverbindungßglied 79 vorsieht, und eine unter· Kupferoberflache 80 auf, die «inen Strompfad *u der Anode ' " 72 vorsieht. Sine trennschicht 81 aus Wolfram ist vorgesehen» um das Halbleiter-Bauelement 12:· gegen thermisch· Spannungen eu schützen, die von der Kupferbaeis 50* ▼er· ursacht werden, wie oben in Verbindung mit der ereten lusfühnmgsform beschrieben ist. Eine äuBer· Klemme 82 sieht «Joe elektrische Verbindung zu dem Tor 76 durch «inen federkontakt 84 vor. Ein ringförmiger Tragring 86,d«r aus «inea Nichtleiter wie Kunststoff besteht, lagert denfederkontakt 84. Ein Bimetallstreifen 88 ist an dem Yerbindungs-
009Β86Λ1552
glied 79, beispielsweise durch eine Schraube 90 befeatigt; er hält einen. Kontakt zwischen dem Federkontakt 84 und dem Tor 76 aufrecht, wenn er sich in einer in durchgezogenen Linien gezeigten Anfangsposition befindet; und der Streifen läßt dan federkontakt 84- los, wenn er unter der Wirkung von Hitze durchgebogen wird, um eine Trennung des iederkontaktes 84 von das Tor 76 zu gestatten, wie in durchbrochenen linien dargestellt. Die. Spannung in dem Bimetallstreifen 88 dient dazu, den Federkontakt 84 fest gegen die Torklemme 76 zu halten. Wie in Fig. 14 gezeigt, ist das Schaltelement 10' somit Mit eines Satz von Kontakten in Reihe mit der Klemme des Tores 76 vorgesehen.
Da sich der Biaetallstreifen 88 in wärmeleitender Verbindung ■it des Halbleiter-Bauelement 12' durch einen feil des Verbindungsgliedes 79 befindet, fühlt er die Temperatur des Halbleiter-Bauelementes 12* und off net den Kreis zu dem Tor 76, wenn die gefühlte Temperatur einen bestimmten Pegel überschreitet. Me Arbeitsweise des Bimetalletreifens 88 ist ähnlich der der Bimetallecheibe 28 und des Bimetalletreifens 44, die oben beschrieben sind.
Obgleich ein gesteuerter Silicium-Gleichrichter (SCB) leitend bleibt, bis seine Leistung weggenommen wird, schließt das Wegnehmen der Erregung des Tors 76 eine nachfolgende Erregung des SCH's aus, aufgrund dessen das SCR geschützt ist., wenn es ait einem Wechselstrom versorgt wird, beispielsweise wenn es zur Gleichrichtung benutzt wird.
- Patentansprüche -
009886/1552

Claims (2)

  1. ZÖ35398
    - 13 Patentansprüche
    f 1.iElektrisches Schaltelement mit einem Halbleiter-Bauelement, — einem normalerweise geschlossenen Schalter, einem Gehäuse, welches das Halbleiter-Bauelement umschließt, und einer Vielzahl von Klemmen, mit denen äußere Leitungen mit dem Schaltelement verbunden werden können und zwischen die das Halbleiter-Bauelement und der Schalter in Reihe geschaltet sind, gekennzeichnet durch ein Verbindungsglied (22, 24; 79), das an dem Halbleiter-Bauelement so | angebracht ist, daß es warme von diesem leitet, und das einen Hohlraum umfaßt, in dem ein wärmeempfindliches Glied (28; 88) derart angeordnet ist, daß es die Temperatur des Halbleiter-Bauelementes (12; 12') fühlt4 und durch Glieder (30, 40; 84), durch die das wärmeempfindliche Glied (28; 88) mit dem Schalter (34; 84) derart gekuppelt ist, daß der Schalter öffnet, wenn das Halbleiter-Bauelement über eine bestimmte Temperatur erwärmt wird.
  2. 2. Elektrisches Schaltelement nach Anspruch 1, dadurch g ekennz e i c hnet, daß eine stromempfindliche Einrichtung (40, 44) für ein Fühlen des Stromflusses
    durch den Schalter (34) angeordnet und mit dem Schalter derart gekoppelt (70) ist, daß der Schalter geöffnet wird, wenn der Stromfluß dort hindurch einen vorbestimmten Wert übersteigt.
    ■ 3· Elektrisches Schaltelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter eine Kontaktanordnung mit einem Kontaktträgerglied (40) für die Lagerung wenigstens eines (36) der Kontakte in der Reihenschaltung mit dem Halbleiter-Bauelement umfaßt,
    009886/1552
    daß das Kontaktträgarglled einen vorbestimmten elektrischen Widerstand aufweist, so daß die bestimmte Temperatur ainem vorbestimmten Stromfluß durch das Halbleiter-Bauelement und das Kontaktträgerglied entspricht, und
    daß ein wärraeempfindlichos Glied (44) vorgesehen ist,
    welches mit dem Eontaktträgerglied mechanisch gekuppelt ist und sich mit diesem in wärmeleitendem Kontakt befindet, so daß der Kontakt geöffnet wird, wenn die temperatur des Kontaktträgergliedes (40) sich/über der bestimmten Temperatur befindet.
    AA ■ - - ■■. BÄD ORIlQiNAL-009886/155 2 ■· " ^
DE2035398A 1969-07-17 1970-07-16 Schutzvorrichtung fur ein Halb leiterbauelement Expired DE2035398C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US84251669A 1969-07-17 1969-07-17

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2035398A1 true DE2035398A1 (de) 1971-02-04
DE2035398B2 DE2035398B2 (de) 1973-04-19
DE2035398C3 DE2035398C3 (de) 1973-11-15

Family

ID=25287505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2035398A Expired DE2035398C3 (de) 1969-07-17 1970-07-16 Schutzvorrichtung fur ein Halb leiterbauelement

Country Status (4)

Country Link
US (1) US3575645A (de)
JP (1) JPS5032788B1 (de)
DE (1) DE2035398C3 (de)
GB (1) GB1257404A (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2521343A1 (fr) * 1982-02-11 1983-08-12 Elmwood Sensors Interrupteur ou commutateur thermostatique miniaturise
DE3426200A1 (de) * 1984-07-17 1986-01-23 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Ueberbrueckungselement
DE3426199A1 (de) * 1984-07-17 1986-01-23 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Ueberbrueckungselement
EP0228200A2 (de) * 1985-12-04 1987-07-08 Texas Instruments Incorporated Thermische Schutzanordnung mit Bimetall für Halbleitereinrichtungen und dergleichen

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3699403A (en) * 1970-10-23 1972-10-17 Rca Corp Fusible semiconductor device including means for reducing the required fusing current
US3693047A (en) * 1971-09-28 1972-09-19 Gen Electric Apparatus for protecting electrical devices
US3700969A (en) * 1972-02-14 1972-10-24 Gen Motors Corp Repairable semiconductor assembly
US3832606A (en) * 1973-02-15 1974-08-27 Gen Motors Corp Semiconductor diode package with protection fuse
US3845440A (en) * 1973-12-04 1974-10-29 Texas Instruments Inc Time delay relay
US4268812A (en) * 1979-06-18 1981-05-19 Satterlee Jesse D Miniature device for sensing overheating of bearings
DE3009192C2 (de) * 1980-03-11 1984-05-10 SEMIKRON Gesellschaft für Gleichrichterbau u. Elektronik mbH, 8500 Nürnberg Überlastschutzanordnung
NL8002635A (nl) * 1980-05-08 1981-12-01 Philips Nv Programmeerbare halfgeleiderinrichting en werkwijze ter vervaardiging daarvan.
US4456941A (en) * 1982-09-23 1984-06-26 Carrier Corporation Protection device
US4774558A (en) * 1984-03-05 1988-09-27 Hughes Aircraft Company Thermally-activated, shorting diode switch having non-operationally-alterable junction path
FR2591028B3 (fr) * 1985-12-04 1988-03-18 Texas Instruments Italia Spa Dispositif de protection thermique bimetallique pour dispositifs semiconducteurs ou similaires
DE19720610C2 (de) * 1997-05-16 2003-02-27 Abb Patent Gmbh Übertemperaturschutzeinrichtung
US6879239B2 (en) * 2002-04-08 2005-04-12 Woodlane Environmental Technology, Inc. Thermostat assembly
EP1443546A3 (de) * 2003-01-28 2009-05-06 Hitachi Ltd. Verfahren zur Metallbearbeitung und mit diesem Verfahren hergestelltes Halbleiterbauelement
WO2017201656A1 (en) * 2016-05-23 2017-11-30 Littelfuse Semiconductor (Wuxi) Co., Ltd. Transient voltage suppression device with thermal cutoff

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1738113A (en) * 1928-06-26 1929-12-03 Kodel Radio Corp Rectifier for alternating current
US3226603A (en) * 1961-06-05 1965-12-28 Int Rectifier Corp High current rectifier employing a plurality of wafers having respective fuse elements
DE1260538B (de) * 1964-09-09 1968-02-08 Siemens Ag Druckelektrischer Wandler
US3386007A (en) * 1965-07-22 1968-05-28 Sprague Electric Co Multi-shot voltage sensitive switch for protecting components or circuits subject tovariable voltage conditions
US3401317A (en) * 1966-07-11 1968-09-10 Int Rectifier Corp Fused semiconductor device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2521343A1 (fr) * 1982-02-11 1983-08-12 Elmwood Sensors Interrupteur ou commutateur thermostatique miniaturise
DE3426200A1 (de) * 1984-07-17 1986-01-23 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Ueberbrueckungselement
DE3426199A1 (de) * 1984-07-17 1986-01-23 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Ueberbrueckungselement
EP0228200A2 (de) * 1985-12-04 1987-07-08 Texas Instruments Incorporated Thermische Schutzanordnung mit Bimetall für Halbleitereinrichtungen und dergleichen
EP0228200A3 (en) * 1985-12-04 1989-08-30 Texas Instruments Incorporated Thermal protective device with bimetal for semiconductor devices and the like

Also Published As

Publication number Publication date
DE2035398C3 (de) 1973-11-15
JPS5032788B1 (de) 1975-10-24
GB1257404A (de) 1971-12-15
DE2035398B2 (de) 1973-04-19
US3575645A (en) 1971-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2035398A1 (de) Elektrisches Schaltelement
DE2661029C2 (de)
DE2840261A1 (de) Waermeempfindliche motorschutzvorrichtung
EP0129035A1 (de) Varistorsicherungselement
EP0756302B1 (de) Nach dem Baukastenprinzip aufgebauter Temperaturwächter
DE2824078A1 (de) Motorschutzvorrichtung
EP2846344A2 (de) Temperaturabhängiger Schalter
EP0920044B1 (de) Schalter mit einem temperaturabhängigen Schaltwerk
DE19847209C2 (de) Schalter mit einem Isolierstoffträger
DE102013102006A1 (de) Temperaturabhängiger Schalter
DE3118638A1 (de) Anlasser und thermische schutzvorrichtung fuer motor-kompressor-baueinheiten von kuehlvorrichtungen
DE102013017232A1 (de) Temperaturabhängiges Schaltwerk
DE19957558A1 (de) Thermostat
EP2747110B1 (de) Temperaturschutzschaltung
EP0994497A2 (de) Schalter mit einem Isolierstoffträger
DE2224110A1 (de) Anlaß- und Schutzvorrichtung für Elektromotoren
EP0915491B1 (de) Schalter mit einem temperaturabhängigen Schaltwerk
CH671649A5 (de)
DE2152047A1 (de) Mit Sicherung versehenes Schaltungselement
US3038047A (en) Ambient temperature compensated circuit breaker
EP2506281B1 (de) Temperaturabhängiger Schalter mit Vorwiderstand
EP0778598A2 (de) Schalter mit einem bei Übertemperatur schaltenden Schaltwerk
DE1490749B1 (de) Elektrischer Thermoschalter
DE2106132A1 (de) Thermischer Schalter in Miniatur ausfuhrung
US1709681A (en) Thermal relay

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)